线性代数

线性代数

math

行列式

行列式的基本概念和性质

基本概念

  • 逆序和逆序数
  • 余子式和代数余子式

特殊高阶行列式

  1. 对角 上三角 下三角 逆三角
  2. 范德蒙行列式
  3. 分块行列式
  4. 常用行列式性质

行列式计算性质

  • 行列式降阶
    • 行列式等于行列式某行元素与对应的代数余子式之极的和
    • 行列式一样的元素和另一行的代数余子式之积的和为0
  • 行列式化简
    • 行列式和其转置行列式相等
    • 对调两行行列式行列式改变符号
    • 某行有公因子可以提到行列式外
    • 可以拆分
    • 行列式某行倍数加到另一行,行列式不变

行列式计算

矩阵

矩阵的基本概念和特殊矩阵

  1. 矩阵就是一个列表
  2. 同型矩阵(m,n相对)矩阵相等(所有元素都一样)
  3. 伴随矩阵

伴随矩阵性质image-20230923143138613

特殊矩阵

特殊矩阵

矩阵的运算和性质

矩阵相乘

αβ的计算

初等变换求逆矩阵

矩阵转置

逆矩阵

逆矩阵就是线性变化的逆变化

逆矩阵性质

⭐矩阵的秩

秩

r(ab) = r(a)b是可逆的矩阵

矩阵等价

AB 两个同型矩阵,A经过有限次初等变换后变换为B,称AB等价

  • 定理1 等价的充分必要条件条件是秩相等

  • 定理2 同型的充分必要条件是存在可逆矩阵PQ,PAQ= B

题型

  • 矩阵运算和矩阵行列式运算(注意向量计算)
  • 矩阵的幂矩阵
    • 相似对角化
    • 利用零幂矩阵
    • 将矩阵化成向量形式
    • 分块矩阵
    • 归纳法
  • 初等变化和初等矩阵(初等矩阵的变化就是对矩阵的行列操作)
  • 逆矩阵的计算和证明
    • 判断矩阵可逆的方法
      • 定义
      • 行列式不为0
    • 求逆矩阵
      • 公式
      • 伴随矩阵
      • 初等变换

向量

向量概念运算

  • 向量(有大小又有方向的量)
  • 向量的单位化(向量除以向量的模)
  • 向量的内积
  • 向量的运算
    • 三则运算
    • 内积运算
      • 内积为0向量正交
      • 零向量和任何向量都正交

线性相关和线性表示

线性相关定义

  • 线性相关(向量组中至少有一个向量可以由其他向量线性表示)
  • 线性表示(向量可由其他向量表示)
  • 线性相关的性质

等价 线性无关组和秩

等价

两个同阶向量组的每个向量可以相互线性表示则等价

极大线性无关组

向量组中秩的个数个无关向量组成的向量组

  • 矩阵的秩=列(行)向量组的秩
  • 维数相同的向量组ab,a可以由b表示,则a的秩不大于b的秩(a的自由向量要小于b的)
  • 等价的向量组秩相等,反之不对(等价矩阵要求同型)

矩阵和向量的关系

矩阵向量

题型

向量组的相关性

向量的线性表示

向量组等价和向量组的秩

  1. 求向量组的一个极大线性无关组,并用无关组表示

线性方程组

齐次线性方程组

线性方程组的解的定理

线性方程组的解的定理

方程组的解的结构

解的结构

线性方程组的通解

通解

例子

方程组的解的扩展理论

扩展理论

题型

方程组的理论证明

线性方程组的解的结构和性质

齐次线性方程组的解

非齐次线性方程组的通解

线性方程组的理论证明

方程组的公共解和方程组同解

同解和公共解

特征向量和特征方程

特征值和特征向量基本概念

理论背景

特征值和特征向量

施密特正交

施密特正交

特征值和特征向量

特征值特征向量的一般性质

相似的矩阵 特征值相等 特征向量为p^-1a

任何特征值都对应无数个特折向量,但其线性无关的特征向量不超过其重数

实对称矩阵的重根特征向量可以正交也可以不正交

矩阵对角化

矩阵对角化

题型

  1. 求矩阵的特征值和特征向量
    1. 公式法
    2. 定义法
    3. 关联矩阵 逆矩阵 伴随矩阵
  2. 特征值和特征向量的性质
  3. 矩阵相似的判断
    1. 先判断特征方程是否相等,不相等则相似
    2. 进行判断
      1. 都可相似对角化,则相似
      2. 一个可以相似对角化,不相似
      3. 都不可以相似对角化,看重根对应的线性无关特征向量
  4. 非实对称矩阵的对角化
  5. 实对称矩阵的对角化
  6. 矩阵的幂次
  7. 特征值法求未知矩阵
    1. 已知两特征向量,利用不同特征值特征向量正交,得另一特征向量
  8. 特征值特征向量的命题证明

“绝境之下”,如何求解矩阵的特征值? - 知乎 (zhihu.com)

二次型

二次型基本概念和基本型

二次型

正定矩阵和正定二次型

正定

题型

  1. 二次型概念
  2. 二次型的标准型
    1. 使用配方法时候如果只有x1x2这种可以使用平方差
  3. 含参二次型问题
  4. 正定二次型的判别和证明